[发明专利]利用索锚和坑外地连墙控制隧道变形的装置及方法

说明书

本发明公开一种利用索锚和坑外地连墙控制隧道变形的方法，根据基坑开挖的深度和基坑支护情况，预估坑外隧道的变形，然后设计坑外地连墙的位置，并利用隧道管片内的注浆孔向坑外地连墙打设索锚，将索锚端头固定在地连墙内，并在隧道内部设置位移监测装置和千斤顶，根据基坑外土体的不同性状，隧道埋深，隧道现有变形值设计索锚的数量和布局及地连墙的尺寸，根据基坑开挖引起隧道的变形量，实时动态地调整隧道内千斤顶的张拉控制力来实现坑外隧道变形的主动控制，以防止隧道产生过大变形而对隧道自身安全、地铁运营产生影响。对周边环境的影响较小，而且该方法成本低廉，便于操作，施工方便。

技术领域

本发明属于地基及基础工程施工技术领域，涉及一种利用索锚控制基坑外隧道变形的主动控制方法。

背景技术

随着我国社会经济的迅猛发展，现代化城市建设进度不断加快，大型综合多功能建筑群不断涌现，基础设施建设也在日趋完善。在基坑开挖过程中，邻侧土体的卸荷作用导致基坑围护结构产生相应变形，从而引起相邻建筑基础或者坑外隧道等随着土体一同产生相应位移变形。例如，现有运营地铁隧道多为预制混凝土管片和高强螺栓连接的盾构隧道，对变形较为敏感。过大的变形不仅会导致管片间连接的张开、错台、轨道翘曲变形，影响地铁列车的运行，严重者甚至会因管片间变形张开量过大造成的漏水漏沙现象导致隧道进一步发生大变形和损坏。因此在新项目建设期间对基坑外隧道的变形进行严格控制就显得尤为重要。

目前采用控制基坑外隧道的变形的方法有被动控制方法和注浆主动控制方法，但由于技术水平，经济条件等的限制，对于控制坑外隧道变形措施效率仍然较低，主要表现在以下几个方面：

第一，被动控制方法主要是通过注浆来增加土的强度，弹性模量等改善土的性状的方法，减小基坑开挖对隧道变形的影响，这种方法常常因为缺乏目的性注浆而会导致过大的浪费，经济效果不够理想，同时对于隧道的变形控制效果也不够理想。

第二，注浆主动控制方法是根据隧道变形来实时动态注浆来控制隧道的变形，但是目前这种注浆方法由于不能控制注浆后浆液的流向而无法得到预期的注浆体体积，位置和形状，尤其当地下水流速较大时，浆液往往被地下水冲走，难以在固定区域凝固硬化，且易出现跑浆、沿注浆管和相邻结构窜浆现象，浆液的扩散会对周边工程的建设造成潜在的影响，对临近地下水和土壤由一定的污染性，不利于环境保护。

发明内容

针对现有技术，本发明解决的是针对常规控制基坑外隧道变形的被动控制方法和注浆主动控制无法实时动态控制隧道变形等技术问题，基于此，发明提出一种利用索锚和地连墙对基坑外隧道进行变形控制的主动控制方法。可以在基坑施工过程中对坑外隧道的的变形进行实时监测，并根据监测的变形值，利用地连墙的支撑力和隧道内千斤顶的张拉控制力对隧道变形进行控制，实现变形控制的实时主动性。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：

本发明提出的一种利用索锚和坑外地连墙控制隧道变形的装置，包括坑外地连墙，所述坑外地连墙设置在隧道的远离基坑支护墙的一侧；所述坑外地连墙与隧道之间设有多套拉力控制及变形监测装置，每套拉力控制及变形监测装置包括2～3根索锚、与索锚数量相同的千斤顶和四个位移监测装置；每套拉力控制及变形监测装置中，所述索锚连接在隧道与所述坑外地连墙之间，所述千斤顶设置在索锚的位于所述隧道的锚固端；两个位移监测装置设置在隧道的轨道道床两侧，另外两个位移监测装置设置在隧道的两侧的中腰位置。

进一步讲，本发明的利用索锚和坑外地连墙控制隧道变形的的装置，其中，每套拉力控制及变形监测装置中，索锚的数量为2或3根；索锚的数量为2根时，两个索锚与坑外地连墙按照三角形布局，两个索锚与坑外地连墙的夹角为45度～80度；索锚的数量为3根时，其中一根索锚与坑外地连墙垂直，其余两根索锚与坑外地连墙按照三角形布局、且该两根索锚与坑外地连墙的夹角为45度～80度。

所述坑外地连墙上设有第一索锚端头，所述隧道的管片上设有第二索锚端头，所述索锚的两端分别与第一索锚端头和所述第二索锚端头连接。